开发背景
在日本的超深地下公路、铁路等大直径盾构隧道工程中，传统钢筋混凝土管片面临多重挑战：（1）高层建筑等大型地面荷载对管片强度要求严苛；（2）并行隧道施工时需考虑近距离施工的影响；（3）道路隧道需满足耐火性能要求。因此，这些管片常因强度不足难以适用，而高强度复合管片虽可替代，但其高昂成本成为工程费用增长的主要因素。为此，研发团队提出采用成本低于复合管片的超高强混凝土制备钢筋混凝土管片的技术路径，以兼顾强度与经济性。
技术概述
（1）材料体系创新：在混凝土中掺加耐火用聚丙烯纤维（PP1）与防剥落用聚丙烯纤维（PP2），提升管片的耐火性能与抗剥落能力；
（2）制备工艺优化：开发超高强混凝土制备技术，确保其在低水灰比下仍具备良好流动性和早期脱模强度，实现与传统钢筋混凝土管片相同的制造工艺兼容性。
超高强混凝土技术特点如下：
通过PP1、PP2纤维增强，适用于对耐火、抗剥落要求高的公路隧道及抗剥落需求突出的铁路隧道，且在非隧道领域的高强混凝土场景中适用性也较好；
混凝土强度达80～120N/mm²，显著高于传统钢筋混凝土管片设计标准强度（42～60N/mm²）；
制备工艺与传统管片一致，可保障混凝土流动性和早期脱模强度；
通过硅灰（SF）改性，在低水灰比条件下仍保持混凝土流动性，满足超高强性能需求。
大深度、大直径盾构隧道对比验证
试验设计以传统普通钢筋混凝土管片、复合管片为对照，采用相同截面形式的超高强钢筋混凝土管片，针对管片外径φ13.0m、覆土75m、受大型建筑荷载及并行隧道影响、地层为泥岩等复杂条件，对比分析了管片块间接头负弯矩下的结构成立性。结果表明：在传统钢筋混凝土管片因强度不足无法满足设计要求的工况下，相同厚度（0.55m）的超高强钢筋混凝土管片仍可保持结构稳定性。
构造性能试验（轴向力加载接头弯曲试验）
针对公路、铁路隧道通用性高的管片块间接头与环间接头，采用1/2标准环宽（1.8m/2=0.9m）平板型试件开展构造性能试验。轴向力作用下管片块间接头弯曲试验验证了接头在设计允许截面力水平下的结构完整性、规定承载力及变形性能，部分试件极限承载力甚至超过理论计算值。
试验情形
极限弯曲压缩破坏后接头面的裂缝分布特征
据悉，新型混凝土管片将重点应用于超深的盾构隧道工程中，让我们一起期待它在实际工程中的表现吧。